大洋科學鉆探特點與發(fā)展趨勢

摘要：大洋科學鉆探計劃是地球科學領域迄今為止歷時最長、成效最大的國際科學合作計劃。自1968年以來，先后經(jīng)歷了深海鉆探計劃、國際大洋鉆探計劃、綜合大洋鉆探計劃和國際大洋發(fā)現(xiàn)計劃4個階段。進入國際大洋發(fā)現(xiàn)計劃，IODP工作組兩次發(fā)布科學框架，文章對兩個科學框架進行了對比分析。大洋科學鉆探的特點和發(fā)展趨勢是堅持解決重大科學問題，由地球拓展到太陽系，重視技術(shù)和大數(shù)據(jù)，以及擴大社會影響和宣傳。這給我國發(fā)起國際大科學計劃提供了啟示，一要注重科技創(chuàng)新，運用大數(shù)據(jù)等先進技術(shù);二要加強科學管理，促進開放和共享;三要重視提升影響力，擴大宣傳和影響。

關(guān)鍵詞：大洋鉆探;科學框架;對比分析;發(fā)展趨勢

中圖分類號：P7 文獻標志碼：A 文章編號：1005-9857（2023）03-0030-09

0 引言

大洋科學鉆探計劃自1968年啟動開始，迄今已有50余年，先后經(jīng)歷了4個階段（圖1）。深海鉆探計劃（Deep Sea Drilling Program，DSDP，1968—1983 年）、國際大洋鉆探計劃（OceanDrillingProgram，ODP，1985—2003年）、綜合大洋鉆探計劃（Integrated Ocean Drilling Program，IODP，2003—2013年）和正在進行的國際大洋發(fā)現(xiàn)計劃（InternationalOceanDiscoveryPlan，IODP，2013—2023年）是地球科學領域迄今歷史最長、規(guī)模最大、影響最深、成效最大的國際科學合作研究計劃，也是引領當代國際深海探索的科技平臺[1-9]。所取得的科學成果驗證了板塊構(gòu)造理論，揭示了氣候演變的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)海底“深部生物圈”和“可燃冰”，創(chuàng)造了地球科學一次又一次的重大突破，始終站在國際學術(shù)領域前沿[2，10-11]。目前，共有23個國家參與IODP，包括美國、日本、中國、歐洲15 國、韓國、印度、巴西及澳大利亞和新西蘭等。

2023年第4階段任務即將到期，IODP工作組編寫了面向2050年的大洋科學鉆探框架，提出了七大戰(zhàn)略目標、五大旗艦計劃和四大能力建設舉措[12]。本研究對大洋科學鉆探面向2050年科學框架和2013—2023年科學計劃進行了對比分析。

1 大洋科學鉆探進展與成果

截至2021年11月，大洋科學鉆探已經(jīng)在世界各大洋執(zhí)行了303個航次，完成了1732個站位的鉆井4043口，采集了超過45.3萬m 的巖心和大量的觀測數(shù)據(jù)（表1）。各國學者利用這些地質(zhì)資料實現(xiàn)了一系列科學突破，如驗證海底擴張和板塊構(gòu)造、重建地質(zhì)歷史時期氣候演化、證實洋殼結(jié)構(gòu)、發(fā)現(xiàn)深部生物圈等。這不僅使我們更加全面地認識地球的過去與現(xiàn)在，也為預測未來全球變化提供了重要參考[1，5]。

1.1 深海鉆探計劃（DSDP）階段

深海鉆探計劃（DSDP，1968—1983年）是由美國主導的海洋鉆探計劃，通過在世界大洋大量布設鉆井，廣泛采集沉積巖心，取得洋底地殼上層的資料。在這15年里，利用“格羅瑪·挑戰(zhàn)者”號完成了96個航次，并在除北冰洋以外的各大洋624個站位上鉆井1053口，獲取巖心97056m。該階段鉆探驗證了海底擴張和板塊構(gòu)造學說，鉆探了太平洋邊緣俯沖帶、洋殼基底火成巖，揭示了新生代以來古溫度演化，發(fā)現(xiàn)了有機碳含量極高的白堊紀黑色頁巖，驗證了著名的熱點假說，發(fā)現(xiàn)了深部生物圈[1，5，15-16]。

1.2 大洋鉆探計劃（ODP）階段

大洋鉆探計劃（ODP，1985—2003年）是通過在大洋底部鉆探采集洋底沉積物、巖石樣本并利用鉆孔進行井下測試和實驗的國際合作項目。我國于1998年4月正式加入ODP計劃。在這18年里，利用“喬迪斯·決心”號實施了111個航次的調(diào)查，在669個站位上鉆井1797口，獲取巖心222704m。該階段鉆探驗證了大西洋貧巖漿型大陸邊緣的破裂與洋殼的形成，揭示了喜馬拉雅山的隆升過程和其風化作用對海洋化學的影響、地球軌道周期與地中海沉積、大火成巖省的環(huán)境效應，證實了南極與澳大利亞的分離導致南極冰蓋的形成，鉆取了天然氣水合物，鉆探了海底熱液硫化物礦床[1，5，16-18]。

1.3 綜合大洋鉆探計劃（IODP）階段

綜合大洋鉆探計劃（IODP，2003—2013年）致力于開展一系列針對地球系統(tǒng)的、以過程為導向的研究計劃，更加強調(diào)不同國家、組織之間的協(xié)同聯(lián)系，一方面使用多種鉆井平臺以及先進的采樣和觀測技術(shù);另一方面加強與其他國際性地學研究計劃以及石油工業(yè)界的合作。在這10年里，利用“喬迪斯·決心”號“地球”號和特定任務平臺，累計完成54個航次，在250個站位上鉆井649口，獲取巖心66306m。該階段鉆探推動了固體地球和地球動力學發(fā)展，喚醒了公眾對全球氣候環(huán)境變化重要性的認識，揭示了古新世/始新世大暖期，恢復了新時代赤道地區(qū)碳酸鹽補償深度（CCD）演化歷史，重建了高分辨率的海平面變化記錄，實現(xiàn)了深部生物圈的新發(fā)現(xiàn)，探索了天然氣水合物研究的新領域[1，5，19-20]。

1.4 國際大洋發(fā)現(xiàn)計劃（IODP）階段

國際大洋發(fā)現(xiàn)計劃（IODP，2013—2023年）致力于氣候與海洋變化、生物圈前沿、地球聯(lián)系和活動的地球等四大科學主題研究。名稱的變化體現(xiàn)了該階段在鉆探目標和研究思路上的調(diào)整，以及對新方向和新前景的期待。一方面，是為了適應當前科學發(fā)展和社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的需求所進行的必要調(diào)整;另一方面，有望構(gòu)筑起國際地球科學學術(shù)界—工業(yè)界的研究合作平臺，從而更好地為深海新資源勘探開發(fā)、環(huán)境預測和防震減災等社會目標服務，而且也為應對氣候和環(huán)境變化提供政策指導。截至2020年11月，利用“喬迪斯·決心”號“地球”號和特定任務平臺，累計完成42個航次，在189個站位上鉆井544口，獲取巖心67393m。該階段鉆探證實了大陸破裂的新模式，探索了新生代以來亞洲季風、印度—太平洋暖池為代表的氣候演變熱帶過程，研究了基性/超基性巖蛇紋石化或者海底風化的生物和非生物過程，提升了預測未來、預警災害的能力[1，5]。

2 兩個階段科學框架發(fā)展路線對比

2011年，IODP工作組出版《照亮地球：過去、現(xiàn)在與未來———IODP 科學計劃（2013—2023 年）》。該科學計劃是在前3個階段大洋鉆探計劃的基礎上進行的，聚焦4個重要主題，每個主題包含一系列最緊迫的科學挑戰(zhàn)問題，目的在于指導大洋科學鉆探在2013—2023年的多學科國際合作，幫助我們更好地理解地球的過去，更好地預測地球的未來[19]。這些主題和科學挑戰(zhàn)具有同等的重要性，沒有提出具體的發(fā)展路線。

2020年，IODP工作組出版《大洋科學鉆探探索地球———面向2050年的科學框架》。該科學框架的首要目標是加深我們對地球系統(tǒng)的理解，重點關(guān)注地球系統(tǒng)的相互聯(lián)系、關(guān)鍵環(huán)節(jié)、演化過程、反饋機制和翻轉(zhuǎn)點，提出了“一七五四八”的發(fā)展路線，即以一個地球系統(tǒng)為核心，統(tǒng)籌七大戰(zhàn)略目標，執(zhí)行五大旗艦計劃，增強四大能力建設，堅持八項指導原則。

2.1 一個地球系統(tǒng)

地球是一個復雜的、相互聯(lián)系的系統(tǒng)（圖2）。動態(tài)地球、其氣候和環(huán)境，以及所有在此起源、進化的生命，都存在內(nèi)在聯(lián)系，這些地球系統(tǒng)的組成部分又與控制地球過程和反饋的周期和速率、自然災害的位置和強度，以及全球海洋的健康和宜居性有關(guān)。大洋科學鉆探可以部署設備對海底進行長期觀測，提供海底沉積物、連續(xù)巖心和微生物等樣品，科學家通過觀測信息研究相互聯(lián)系的地球系統(tǒng)是如何工作的，并建立揭示真相的地球模型，這將推動對整個地球科學的認知極限，甚至超越地球科學。

2.2 七大戰(zhàn)略目標

戰(zhàn)略目標包括廣泛的地球科學研究領域，涵蓋了整個地球系統(tǒng)相互聯(lián)系的過程和反饋，每個目標都側(cè)重于了解地球系統(tǒng)內(nèi)部的相互聯(lián)系，構(gòu)成了到2050年大洋科學鉆探的基礎。這些目標是多學科的、開放的，超越了以往大洋科學鉆探的傳統(tǒng)主題，鼓勵科學思想的創(chuàng)新與演變。七大戰(zhàn)略目標分別是地球上的生命和宜居性、板塊的生命周期、地球氣候系統(tǒng)、地球系統(tǒng)反饋機制、地球歷史的翻轉(zhuǎn)點、全球能量和物質(zhì)循環(huán)，以及影響人類社會的自然災害（圖3）。

2.3 五大旗艦計劃

旗艦計劃由歷時10～20年的多次大洋科學鉆探來完成，通常結(jié)合多個戰(zhàn)略目標，是長期的研究工作。每一項多學科研究的目標都是檢驗科學范式和假設，涉及與社會密切相關(guān)的問題。旗艦計劃通常結(jié)合多個戰(zhàn)略目標的研究目標。旗艦計劃的執(zhí)行取決于科學建議，這些科學建議制定的協(xié)調(diào)戰(zhàn)略，包括長期計劃、技術(shù)發(fā)展以及對已有或新的大洋科學鉆探數(shù)據(jù)的創(chuàng)新應用。五大旗艦計劃分別是未來氣候變化真相、地球深部探測、地震和海嘯災害評估、海洋健康診斷，以及生命及其起源探索（圖4）。

2.4 四大能力建設

能力建設是通過各種廣泛的影響和外聯(lián)舉措， 與具有互補科學目標的組織協(xié)作，建立伙伴關(guān)系，以及持續(xù)的技術(shù)開發(fā)和先進數(shù)據(jù)分析的創(chuàng)新應用，進而顯著推進大洋科學鉆探目標的實現(xiàn)。四大能力建設分別是擴大影響和宣傳、由大陸科學鉆探到大洋科學鉆探、由地球到星外，以及技術(shù)研發(fā)與大數(shù)據(jù)分析。

2.5 八項指導原則

科學框架的實施需要一種國際方法和一套連貫一致的指導原則，以便將未來的大洋科學鉆探信息電子化，是大洋科學鉆探可持續(xù)發(fā)展的重要措施。這8項指導原則遵循了當前大洋科學鉆探的優(yōu)勢，分別是開放樣品和數(shù)據(jù)、統(tǒng)一測量標準、自下而上提交建議書和同行評議、透明的區(qū)域規(guī)劃、通過現(xiàn)場特征提升安全性和成功率、定期框架評估、協(xié)作和包容的國際方案，以及加強多樣性。

3 兩個階段科學框架戰(zhàn)略目標發(fā)展重點對比

地球系統(tǒng)的所有組成部分，包括固體地球、水圈、大氣圈、冰圈和生物圈，都通過物質(zhì)、能量流和生命的流傳聯(lián)系在一起[19]。大洋科學鉆探是通過地質(zhì)鉆探探索整個地球系統(tǒng)，也是評估現(xiàn)代地質(zhì)過程和影響人類社會的自然災害的卓越工具[3]。兩者都向科學界拋出了一系列基礎性問題，為全球海洋海底大范圍、多學科的開拓性研究奠定了基礎。

IODP科學計劃（2013—2023年）聚焦4個重要主題，分別是氣候與海洋變化、生物圈前沿、地球聯(lián)系，以及活動的地球。在此基礎上，面向2050年科學框架提出了七大戰(zhàn)略目標，包括廣泛的地球科學研究領域，為2050年大洋科學鉆探奠定了基礎。根據(jù)發(fā)展的延續(xù)性和側(cè)重點，對兩個階段科學框架的戰(zhàn)略目標發(fā)展重點進行對比如下。大洋科學鉆探2013—2023年科學計劃目標[19]研究主題及面臨的挑戰(zhàn)。

（1）氣候與海洋變化：解讀過去，預示未來。①地球氣候系統(tǒng)對大氣CO2 濃度提高如何響應;

②冰蓋和海平面對氣候變暖做何反應;③降水分布由什么控制，如季風和厄爾尼諾的降水分布是受什么控制的;④大洋化學成分發(fā)生變動后，是如何恢復的。

（2）生物圈前沿：深部生命、生物多樣性和環(huán)境驅(qū)動的生態(tài)系統(tǒng)。①海底群落的起源、組成及全球意義是什么;②海底深部的生命極限是什么;③生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性對環(huán)境改變的靈敏程度如何。

（3）地球聯(lián)系：深部過程及其對地表環(huán)境的影響。①地球上地幔的組成、結(jié)構(gòu)和動力學是什么;②海_______底擴張和地幔熔融如何與洋殼結(jié)構(gòu)相聯(lián)系;③洋殼與海水之間化學變換的機制、程度和歷史是什么;④俯沖帶如何開始形成，揮發(fā)性物質(zhì)如何循環(huán)，陸殼如何形成。

（4）活動的地球：人類時間尺度上的災害與過程。①破壞性地震、滑坡、海嘯發(fā)生的控制機制是什么;②支配碳在海底以下儲存和運移的因素和過程有哪些;③流體與海底以下構(gòu)造、熱和生物地球化學過程的聯(lián)系如何。

大洋科學鉆探面向2050年科學框架戰(zhàn)略目標及重點研究方向[3]。

（1）地球上的生命和宜居性———定義海洋環(huán)境中生物生存條件極其生命作用。重點研究方向：①宜居性和深部生物圈;②棲居海底的生命類型;③微生物在地球歷史中的作用;④海洋生物群落和生物泵;⑤影響海底宜居性的行星過程。

（2）板塊的生命周期———研究海洋巖石圈的形成、年齡、運動和破壞。重點研究方向：①確定板塊構(gòu)造生命周期;② 全新大洋的形成;③ 洋殼起源;④洋殼成熟;⑤蛇紋石化過程;⑥熱點火山活動和大型火成巖省;⑦俯沖帶中的板塊破壞;⑧俯沖作用起源。

（3）地球氣候系統(tǒng)———檢驗冰蓋、海洋和大氣動力學以及海平面的變化規(guī)律。重點研究方向：①通過鉆探理解氣候系統(tǒng);②海洋環(huán)流是氣候變化的誘因;③水文氣候行為和季風的影響;④氣候系統(tǒng)中的遙相關(guān);⑤極地冰的作用;⑥冰蓋和海平面上升。

（4）地球系統(tǒng)反饋機制———制約地球、海洋、大氣和生命之間的活動過程。重點研究方向：①構(gòu)造驅(qū)動反饋;②冰凍圈驅(qū)動反饋;③海洋天然氣水合物和碳循環(huán)反饋;④生物驅(qū)動反饋;⑤由陸到海反饋;⑥潛在海底微生物反饋。

（5）地球歷史的翻轉(zhuǎn)點———通過研究地球地質(zhì)歷史闡明未來環(huán)境變化。重點研究方向：①地球氣候系統(tǒng)的翻轉(zhuǎn)點;②翻轉(zhuǎn)點行為的驅(qū)動因素;③翻轉(zhuǎn)點的尺度和速度;④結(jié)果和恢復。

（6）全球能量和物質(zhì)循環(huán)———確定地球循環(huán)系統(tǒng)的作用、機制和重要性。重點研究方向：①地球是相互聯(lián)系的儲存系統(tǒng);②能量循環(huán);③物質(zhì)循環(huán)：水;④物質(zhì)循環(huán)：碳;⑤物質(zhì)循環(huán)：金屬。

（7）影響人類社會的自然災害———理解海洋環(huán)境中的自然災害。重點研究方向：①確定地質(zhì)災害的物理控制;②評估災害周期;③在災害記錄中學習;④海底監(jiān)控和觀測。

3.1 持續(xù)發(fā)展、不斷強化的重點戰(zhàn)略目標

3.1.1 地球氣候系統(tǒng)的作用與反饋

海洋占地球表面積的71%，在氣候系統(tǒng)中起著核心作用。深海巖心是最重要、分布最廣泛、也是最連續(xù)的地球氣候歷史檔案，只有通過大洋科學鉆探才能獲得。大洋科學鉆探所取得的沉積物能重建生物圈、水圈、大氣圈、冰圈以及固體地球等各個圈層之間關(guān)鍵的生物地球化學循環(huán)、通量和相互作用。這可以提高古氣候重建的連續(xù)性、分辨率和準確性，建立能夠更好地預測未來氣候與環(huán)境變化的模型。IODP科學計劃（2013—2023年）就此提出了“氣候與海洋變化”的戰(zhàn)略目標，重點關(guān)注地球氣候系統(tǒng)對大氣CO2濃度增高的響應、冰蓋和海平面對氣候變暖的反應、降水分布的控制因素，以及大洋化學成分變動后的恢復機制等。面向2050年科學框架強化了對地球氣候系統(tǒng)的研究，將其作為“地球氣候系統(tǒng)”和“地球系統(tǒng)反饋機制”兩個戰(zhàn)略目標，分別表述了地球氣候系統(tǒng)的作用與反饋，研究冰蓋、海洋和大氣動力學以及海平面變化的規(guī)律，巖石圈和地幔、水圈、大氣、冰凍圈和生物圈之間及其內(nèi)部的相互作用，以及構(gòu)造、冰凍圈、海洋資源等對氣候的反饋。

3.1.2 地球生物圈與宜居性

地球是目前已知的唯一存在生命的行星。地球生物圈不僅分布在地球表層環(huán)境，還向下延伸至深海沉積物和巖石圈。深部生物圈是地球上活體生物總量的一個重要組成部分，大洋科學鉆探為我們了解深部生物圈的起源、演化、生存環(huán)境、生物多樣性和生物地球化學等方面的問題提供了可能性。對深部生物圈的起源和演化，微生物生長的機理，以及深海環(huán)境的改變?nèi)绾斡绊懳⑸锏目偭康葐栴}的理解，既可以使我們對地球古老生命的演化有更為深刻的認識，又可以為我們思考太陽系中其他星球可能存在的生命形式提供線索。IODP科學計劃（2013—2023年）就此提出了“生物圈前沿”的戰(zhàn)略目標，重點關(guān)注海底群落的起源和意義、海底深部的生命極限、生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性對環(huán)境改變的敏感程度等。面向2050年科學框架將“地球上的生命和宜居性”擺在了七大戰(zhàn)略目標的首位，不僅對深部生物圈的生命類型及其對地球的作用進行研究，還加強了地球宜居性的研究，為探索其他宜居星球提供線索。

3.1.3 板塊的生命周期

由于地球內(nèi)部熱動力驅(qū)動了洋殼的形成、演化和消亡，每2億年地球表面的2/3被重塑。這種行星尺度的演化推動了能量和物質(zhì)的全球循環(huán)，調(diào)整了地球的環(huán)境條件，產(chǎn)生了關(guān)鍵的礦產(chǎn)資源，控制了對人類社會造成嚴重影響的自然災害，并對生命體存在提供了關(guān)鍵支撐。形成與破壞大洋盆地，改變陸地位置，以及產(chǎn)生火山和地震的地球動力過程從地核延伸至大氣層，對于理解行星演化范疇下的全球變化至關(guān)重要。IODP 科學計劃（2013—2023年）就此提出了“地球聯(lián)系”的戰(zhàn)略目標，重點關(guān)注地幔的組成結(jié)構(gòu)與動力學、海底擴張和地幔熔融與洋殼結(jié)構(gòu)的聯(lián)系、洋殼與海水之間的交換、俯沖帶的形成等。面向2050年科學框架提出了“板塊的生命周期”的戰(zhàn)略目標，重點研究海洋巖石圈的形成、年齡、運動和破壞，對大洋巖石圈演化整個生命周期進行研究，從初始洋殼到最成熟的、發(fā)生嚴重蝕變的洋殼，涵蓋整個板塊演化的完整序列。

3.1.4 影響人類社會的自然災害

地球巖石圈的動力過程作用于廣泛的時間和空間尺度上，從造成地震、滑坡與海嘯發(fā)生的張力累積與釋放，到海底沉積物與火成巖地殼中碳的循環(huán)與儲存，以及熱量、溶解物和微生物物質(zhì)在海洋與海底之間的流通。地震、滑坡、海嘯、火山爆發(fā)和其他極端事件的破壞性影響對全球人類、工業(yè)和海洋基礎設施構(gòu)成直接威脅。大洋科學鉆探能夠提供研究地質(zhì)災害的位置要素，尋求有效降低其風險的科學認知，有助于評估和對比分析災害發(fā)生前、中、后的聯(lián)系。IODP科學計劃（2013—2023年）就此提出了“活動的地球”的戰(zhàn)略目標，重點關(guān)注破壞性地震、滑坡和海嘯發(fā)生的控制機制等。面向2050年科學框架則加強了對海洋自然災害的研究，提出了“影響人類社會的自然災害”的戰(zhàn)略目標，不僅要了解海底災害，確定地質(zhì)災害的物理控制，還要評估災害周期，對已有災害進行深入研究，并對海底進行監(jiān)控和觀測。

3.1.5 能量和物質(zhì)循環(huán)

物質(zhì)和能量在不同儲庫之間的遷移，驅(qū)動了地球的長周期演化，也促成了新的海洋盆地擴張、造山和陸地風化剝蝕，不斷塑造地球的表面。同時，還推動了大氣和海洋的化學變化，控制了生命發(fā)展和進化的物理和化學條件，將地球氣候從重大擾動中恢復過來，觸發(fā)了威脅全球人類的災害事件，以及聚集了包括淡水和重要金屬在內(nèi)的主要資源。大洋科學鉆探能夠確定地球系統(tǒng)中能量和物質(zhì)的遷移模式、強度和速率。IODP 科學計劃（2013—2023年）并未單獨就此提出戰(zhàn)略目標，而是在地球聯(lián)系和活動的地球中對此有所涉及。面向2050年科學框架單獨提出了“全球能量和物質(zhì)循環(huán)”的戰(zhàn)略目標，要確定地球循環(huán)系統(tǒng)的作用、機制和重要性，理解地球是由相互聯(lián)系的儲庫組成的，并且分別對能量和物質(zhì)循環(huán)進行研究，物質(zhì)循環(huán)中特別提到了水、碳和金屬。

3.2 新增的重點戰(zhàn)略目標

地球系統(tǒng)的許多組成部分均受翻轉(zhuǎn)點的影響，當超過一個臨界閾值，系統(tǒng)會進入一個新的狀態(tài)。目前，我們對地球系統(tǒng)翻轉(zhuǎn)點產(chǎn)生的原因和閾值的認識仍不充分，對達到和恢復閾值的過程和速率也知之甚少。大洋科學鉆探通過從淺海陸架到深海大洋所有海洋盆地、多種構(gòu)造環(huán)境的鉆探獲取沉積物和巖石，可以闡明翻轉(zhuǎn)點的驅(qū)動和動力學機制，揭示局部和區(qū)域范圍內(nèi)的變化對全球系統(tǒng)的影響，定義地球系統(tǒng)翻轉(zhuǎn)點的邊界條件。為此，面向2050年科學框架提出了“地球歷史的翻轉(zhuǎn)點”的戰(zhàn)略目標，通過研究地球歷史闡明未來環(huán)境變化，確定地球其后系統(tǒng)的翻轉(zhuǎn)點，研究翻轉(zhuǎn)點的驅(qū)動因素、尺度和速率，以及其造成的結(jié)果和恢復等。

4 大洋科學鉆探的特點與發(fā)展趨勢

大洋科學鉆探面向2050年的科學框架堅持開放獲取樣品和數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)標準化、自下而上提交方案、區(qū)域規(guī)劃、通過鉆探選址特性提高安全性和成功率、定期框架評估等原則。

（1）堅持解決重大科學問題。IODP科學計劃（2013—2023年）聚焦氣候與海洋變化、生物圈前沿、地球聯(lián)系和活動的地球等4個重要主題，面向2050年科學框架關(guān)注地球上的生命和宜居性、板塊的生命周期、地球氣候系統(tǒng)、地球系統(tǒng)反饋機制、地球歷史的翻轉(zhuǎn)點、全球能量和物質(zhì)循環(huán)以及影響人類社會的自然災害等7個戰(zhàn)略目標。探索地球系統(tǒng)是大洋科學鉆探的永恒主題，面向2050年的科學框架重點強調(diào)地球系統(tǒng)的相互聯(lián)系，通過關(guān)注全球自然災害，著眼于全球海洋的健康和宜居性，將涵蓋地球系統(tǒng)的基本組成部分，加深對動態(tài)地球、氣候和環(huán)境以及生命之間眾多而復雜的各種聯(lián)系的理解。

（2）由地球拓展到太陽系。大洋科學鉆探和大陸科學鉆探的目標是緊密聯(lián)系在一起的，通過兩者協(xié)同，有望在人類所面臨的幾個挑戰(zhàn)中取得重大科學突破，未來將強調(diào)通過從海洋盆地到大陸的橫斷面鉆探，在近海和沿海地區(qū)實現(xiàn)從陸地到海洋的聯(lián)合創(chuàng)新鉆探活動。面向2050年的科學框架已不局限于地球，而是將探索研究范圍拓展到太陽系。航天機構(gòu)旨在加強對地球、太陽系和外層空間的認知。通過太空探索，人類渴望發(fā)現(xiàn)太陽系的基本物理規(guī)律，破譯推動行星形成和演化所需要的條件，最終揭開太陽系和生命的起源。大洋科學鉆探與航天機構(gòu)合作，能夠更好地理解行星演化并評估太陽系其他地方是否存在生命的可能性。

（3）重視技術(shù)和大數(shù)據(jù)。從海底獲取樣品和數(shù)據(jù)既是一項科學挑戰(zhàn)，也是一項工程技術(shù)挑戰(zhàn)。大洋科學鉆探的持續(xù)成功需要鉆井平臺和取芯技術(shù)能夠鉆探獲取高質(zhì)量樣品，實驗室和井下儀器能夠?qū)︺@取的樣品進行分析測試、原位測量、現(xiàn)場實驗，基礎設施能夠存儲、處理、分析和模擬所生成的大數(shù)據(jù)和資料。實現(xiàn)未來大洋科學鉆探的宏大科學目標，必須依靠新技術(shù)研發(fā)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)。為了更加深入地鉆探地球，實現(xiàn)在更極端的原位溫度和壓力下作業(yè)，需要技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)新的鉆探取心技術(shù)。大洋科學鉆探產(chǎn)生大量巖心，其發(fā)展越來越依賴于數(shù)據(jù)編譯、集成和分析，發(fā)掘數(shù)據(jù)的最大科技潛力，大數(shù)據(jù)分析至關(guān)重要。

（4）擴大社會影響和宣傳。大洋科學鉆探的核心目標是提高對地球系統(tǒng)如何影響人類社會的認識，這有助于了解自然災害的性質(zhì)、發(fā)生頻率和潛在影響，找到緩解或解決辦法。大洋科學鉆探成果是幫助人類理解其對地球影響的有力來源，展示了人類社會對全球溫度、侵蝕率、海洋酸化和生物多樣性前所未有的影響。大洋科學鉆探是國際合作的典范，研究人員跨越職業(yè)、跨越國家、跨越文化共同工作，實現(xiàn)共同的科學目標，并共享數(shù)據(jù)、巖心樣品與研究成果。通過多種形式廣泛迅速傳播大洋科學鉆探的成果，讓科研人員、教育工作者和普通公眾及時了解最新研究發(fā)現(xiàn)，傳遞科學信息，讓大洋科學鉆探成為有關(guān)海洋歷史、地球系統(tǒng)及其與社會聯(lián)系的主要可靠知識來源。

5 結(jié)語

大洋科學鉆探順利運行50余年，這對我國發(fā)起國際大科學計劃提供了啟示，具體如下。

（1）注重科技創(chuàng)新，運用大數(shù)據(jù)等先進技術(shù)。若想實現(xiàn)宏大的大科學計劃目標，必須掌握先進的科學與技術(shù)。用科學理論確定目標，用先進技術(shù)研發(fā)卓越工具，用卓越工具獲取數(shù)據(jù)資料，用大數(shù)據(jù)分析處理數(shù)據(jù)，驗證科學假說，推動科學進步。形成大成果需要集大智慧，共享數(shù)據(jù)和樣品有助于集成大成果。

（2）加強科學管理，促進開放和共享。大科學計劃必然會產(chǎn)生大量的研究成果，對成果進行科學的管理和共享分配是大科學計劃成功的重要標志。在大科學計劃實施的后期成果管理中，應該細化成果的管理和共享管理機制，明確成果權(quán)屬，利用多形式、多類別的推廣方式對可公開數(shù)據(jù)進行發(fā)布，整體提升科學計劃對解決世界性重大科學難題的貢獻。

（3）重視提升影響力，擴大宣傳和影響。讓科研人員參與大科學計劃，通過多種形式的宣傳號召跨學科、跨領域的學者加入，運用交叉學科切實解決實際問題;讓教育工作者知曉大科學計劃，激發(fā)學生探索地球的興趣，提升大科學計劃在學生心中的地位，培養(yǎng)下一代大科學家;讓社會公眾了解大科學計劃，明白其目標和意義，使公眾真正關(guān)心的問題與需求得到響應，提升公眾對大科學計劃的支持程度。

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